Фиксирующий элемент для электрофотографии, способ его получения, фиксирующее устройство и электрофотографическое устройство формирования изображения

Фиксирующий элемент для электрофотографии, способ его получения, фиксирующее устройство и электрофотографическое устройство формирования изображения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Данное изобретение относится к способу получения электрофотографического фиксирующего элемента и к электрофотографическому фиксирующему элементу. Оно также относится к фиксирующему устройству и электрофотографическому устройству формирования изображения.

Предшествующий уровень техники

Обычно в термофиксирующем устройстве, используемом для электрофотографической системы, элементы, участвующие во вращении, такие как пара нагретых валиков и противолежащие валики, пленка и валик, а также лента и валик, находятся в прижимном контакте.

Материал-носитель печатаемой информации, удерживающий изображение посредством нефиксированного тонера, вводится в область прижимного контакта, образованную между этими элементами, участвующими во вращениях и нагреваемыми, вследствие чего тонер плавится, фиксируя изображение на материале-носителе печатаемой информации.

Элемент, участвующий во вращении, с которым контактирует нефиксированное изображение, проявленное тонером, удерживаемое на материале-носителе печатаемой информации, именуется фиксирующим элементом, а в соответствии с его формой именуется фиксирующим валиком, фиксирующей пленкой и фиксирующей лентой.

Известно, что эти фиксирующие элементы получают путем нанесения слоев силоксанового каучука, обладающего термостойкостью, на подложку, выполненную из металла или термостойкой смолы и т.п., и покрывают эти слои высвобождаемыми слоями, выполненными из фтористой смолы, с помощью клеев на основе силоксанового каучука. В качестве композиции силоксанового каучука, используемой для формирования слоя силоксанового каучука, из соображений обрабатываемости широко применяется силоксановый каучук, вулканизуемый присоединением.

Кроме того, в качестве клея на основе силоксанового каучука известен клей на основе силоксанового каучука, вулканизуемого присоединением, обладающий способностью к самосклеиванию в жидком состоянии или пастообразном состоянии (см. выложенную заявку №2005-238765 на патент Японии). Причина заключается в том, что клей на основе силоксанового каучука, вулканизуемого присоединением, склеивает слой силоксанового каучука с высвобождаемым слоем, выполненным из фтористой смолы, в приемлемом состоянии.

Фиксирующий элемент, имеющий конфигурацию, описанную выше, может окружать и плавить изображение, проявленное тонером, без излишнего сжатия его, поскольку слой силоксанового каучука обладает превосходной способностью к упругой деформации. Следовательно, этот элемент обладает эффектом предотвращения смещения и выцветания изображения, а также эффектом улучшения смешения цветов. Кроме того, этот элемент обладает эффектом отслеживания неровности волокна бумаги, отделяемой в качестве нагретой среды, и предотвращения наступления неравномерности расплавления тонера.

Вместе с тем, когда поверхность слоя вулканизованного силоксанового каучука, сформированного с использованием силоксанового каучука, вулканизуемого присоединением, склеивают со слоем фтористой смолы, служащим в качестве высвобождаемого слоя, с использованием клея на основе силоксанового каучука, вулканизуемого присоединением, возникает следующая проблема. То есть происходит инфильтрация компонента клея на основе силоксанового каучука внутрь слоя вулканизованного силоксанового каучука, и ненасыщенная алифатическая группа в слое вулканизованного силоксанового каучука реагирует с активным водородом в клее, тем самым стимулируя рост жесткости слоя вулканизованного силоксанового каучука.

В результате часто возникают случаи, когда жесткость поверхности фиксирующего элемента растет, тем самым нивелируя замечательное преимущество, касающееся упругой деформации слоя силоксанового каучука.

Имея в виду решение такой проблемы, в выложенной заявке №2006-030801 на патент Японии предложено в некоторой степени подавлять образование ненасыщенной алифатической группы, остающейся в слое силоксанового каучука после образования поперечных связей (сшивания) слоя силоксанового каучука. Заимствуя такую конфигурацию, можно подавлять реакцию с ненасыщенной алифатической группой в слое силоксанового каучука и активным водородом в клее. В результате можно эффективно подавлять рост жесткости слоя силоксанового каучука, связанный с использованием клея на основе силоксанового каучука, вулканизуемого присоединением.

Краткое изложение существа изобретения

В настоящее время ненасыщенная алифатическая группа в каучуке играет исключительно важную роль при смягчении последствий старения резины. То есть сшитая каучуком структура выкрашивается со временем, так что упругость резины постепенно снижается. Это известно как явление старения резины. Известно, что когда в каучуке присутствует ненасыщенная алифатическая группа, эта ненасыщенная алифатическая группа вступает в реакцию, и сшитая структура перестраивается, так что ухудшение свойства упругости резины оказывается маловероятным. Отсюда следует исключительно важный с технической точки зрения вывод о том, что присутствие ненасыщенной алифатической группы в каучуке допустимо.

Следовательно, хотя конфигурация в соответствии с выложенной заявкой №2006-030801 на патент Японии может представлять собой эффективную контрмеру для изменения жесткости за счет использования клея, эта конфигурация невыгодна ввиду старения слоя силоксанового каучука.

В частности, для повышения удельной теплопроводности, фиксирующий элемент часто дополняют теплопроводным фильтром на слое силоксанового каучука в значительном количестве, например не менее чем 40 об.%. В этом случае количество каучукового компонента в слое силоксанового каучука, которое является наиболее показательной составляющей упругости слоя силоксанового каучука, относительно снижается. Следовательно, когда в каучуковом компоненте происходит старение, снижение упругости слоя силоксанового каучука может оказаться более заметным.

Поэтому авторы данного изобретения исследовали возможности присутствия ненасыщенной алифатической группы, которая может в некоторой степени смягчить старение, в слое силоксанового каучука в фиксирующем элементе, который сформирован путем наклеивания слоя фтористой смолы на слой силоксанового каучука с помощью клея на основе силоксанового каучука, вулканизуемого присоединением. В результате авторы настоящего изобретения обнаружили, что использование клея на основе силоксанового каучука, вулканизуемого присоединением, и обеспечение присутствия ненасыщенной алифатической группы в слое силоксанового каучука совместимы друг с другом, что и привело к созданию настоящего изобретения.

Задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы разработать фиксирующий элемент, способный стабильнее поддерживать упругость каучука, и способ его изготовления, при осуществлении которого формируют фиксирующий элемент путем фиксации слоя фтористой смолы с помощью клея на основе силоксанового каучука, вулканизуемого присоединением, на слое силоксанового каучука.

Другая задача данного изобретения состоит в том, чтобы разработать фиксирующий элемент и электрофотографическое устройство формирования изображения для стабильного получения электрофотографического изображения высокого качества.

Для решения вышеописанных задач авторы данного изобретения провели различные исследования.

В частности, имеющуюся на подложке покрывающую пленку композиции силоксанового каучука, содержащей силоксановый каучук, вулканизуемый присоединением, и наполнитель, вулканизовали до степени поддержания упругости, с получением слоя силоксанового каучука, и после этого облучали поверхность слоя силоксанового каучука ультрафиолетовым светом.

Потом клей на основе силоксанового каучука, вулканизуемого присоединением, наносили на поверхность слоя силоксанового каучука, которую облучили ультрафиолетовым светом, а затем с помощью этого клея приклеивали трубку из фтористой смолы. В результате, в отличие от ожиданий, оказалось трудно заметить рост жесткости слоя силоксанового каучука благодаря клею. На основе этого нового открытия и было сделано данное изобретение.

Слой силоксанового каучука, соответствующий вышеупомянутому эксперименту, имеет относительно малое количество примешанного сшивающего компонента (полиорганосилоксана, имеющего активный водород), вследствие чего можно поддерживать упругость даже после затвердевания, и поэтому включает в себя множество ненасыщенных алифатических групп. Несмотря на это, причина, по которой подавляется рост жесткости слоя силоксановой смолы из-за клея на основе силоксанового каучука, вулканизуемого присоединением, при облучении поверхности ультрафиолетовым светом, еще не вполне ясна. Однако авторы данного изобретения обнаружили следующее.

То есть сшивание силоксанового каучука улучшается на большей части верхней поверхности слоя силоксанового каучука за счет облучения ультрафиолетовым светом, вследствие чего выстраивается исключительно плотная структура. В результате считается, что инфильтрация клеевого компонента (в частности, полиорганосилоксана, имеющего активный водород) в слой силоксанового каучука подавляется. С другой стороны, считается, что состояние, в котором плотность сшивания оказывается низкой до той степени поддержания упругости слоя силоксанового каучука, поддерживается внутри слоя силоксанового каучука.

Предложен электрофотографический фиксирующий элемент, в котором ламинированы подложка, слой вулканизованного силоксанового каучука, слой вулканизованного клея на основе силоксанового каучука и слой фтористой смолы, при этом коэффициент α(5) интенсивности поглощения инфракрасного света и коэффициент α(20) интенсивности поглощения инфракрасного света удовлетворяют зависимости, выражаемой следующей формулой:

1,03≤α(5)/α(20)≤1,30,

где α(5) обозначает коэффициент интенсивности поглощения инфракрасного света при 1020 см^-1 и 1260 см^-1 (1020 см^-1/1260 см^-1) участка, проба с которого взята в 5 мкм от внешней поверхности слоя вулканизованного силоксанового каучука, а α(20) обозначает коэффициент интенсивности поглощения инфракрасного света при 1020 см^-1 и 1260 см^-1 (1020 см^-1/1260 см^-1) участка, проба с которого взята в 20 мкм от внешней поверхности слоя вулканизованного силоксанового каучука, и при этом α(20) находится в диапазоне между значениями 0,8 или более и 1,2 или менее.

Предложен электрофотографический фиксирующий элемент, в котором ламинированы подложка, слой вулканизованного силоксанового каучука, слой вулканизованного клея на основе силоксанового каучука и слой фтористой смолы, при этом микротвердость H_µ0 и микротвердость H_µ1 удовлетворяют неравенству H_µ0/H_µ1≥2,5, где H_µ0 обозначает микротвердость вулканизованного каучука, составляющего слой вулканизованного силоксанового каучука, а H_µ1 обозначает микротвердость вулканизованного каучука, получаемого путем погружения вулканизованного каучука в метилводородное силоксановое масло в течение 24 часов и последующего отверждения.

Предложен электрофотографический фиксирующий элемент, в котором подложка, слой вулканизованного силоксанового каучука, содержащий наполнитель в количестве, находящемся в диапазоне между 40 об.% или более и 60 об.% или менее, слой вулканизованного клея на основе силоксанового каучука и слой фтористой смолы ламинированы в этом порядке, при этом слой вулканизованного силоксанового каучука имеет толщину в диапазоне между 100 мкм или более и 500 мкм или менее, а микротвердость типа С поверхности находится в диапазоне между 60 градусами или более и 90 градусами или менее.

Фиксирующий элемент, соответствующий данному изобретению, включает в себя электрофотографический фиксирующий элемент и нагревательный блок электрофотографического фиксирующего элемента.

Кроме того, электрофотографическое устройство формирования изображения, соответствующее данному изобретению, включает в себя фиксирующее устройство и блок переноса транспортного носителя в фиксирующее устройство.

Способ изготовления электрофотографического фиксирующего элемента, соответствующий данному изобретению, включает в себя стадии, на которых

(1) формируют слой силоксанового каучука, вулканизуемого присоединением, на подложке,

(2) вулканизуют слой силоксанового каучука, вулканизуемого присоединением, формируя тем самым слой вулканизованного силоксанового каучука,

(3) ламинируют слой фтористой смолы на поверхности слоя вулканизованного силоксанового каучука с помощью клея на основе силоксанового каучука, вулканизуемого присоединением, и

(4) вулканизуют клей на основе силоксанового каучука, вулканизуемого присоединением,

при этом способ дополнительно включает в себя этап, на котором облучают поверхность слоя вулканизованного силоксанового каучука ультрафиолетовым светом перед осуществлением процесса (3).

В соответствии с электрофотографическим фиксирующим элементом, соответствующим данному изобретению, можно получить следующие преимущества.

То есть в электрофотографическом фиксирующем элементе, конфигурация которого обеспечивает фиксацию слоя силоксановой смолы клеем на основе силоксанового каучука, вулканизуемого присоединением, допускается присутствие множества ненасыщенных алифатических групп в слое силоксанового каучука. Следовательно, можно подавить снижение упругости из-за старения слоя силоксанового каучука.

Кроме того, поскольку слой силоксановой смолы жестко фиксируется на слое упомянутого присоединяемого вулканизованного клея, можно гарантировать надлежащее свойство высвобождения тонера в течение длительного периода времени.

Помимо этого, рост жесткости из-за использования в слое силоксановой смолы клея на основе силоксанового каучука, вулканизуемого присоединением, можно подавить, когда этот клей включает в себя ненасыщенную алифатическую группу. В результате можно получить электрофотографический фиксирующий элемент с низкой жесткостью поверхности.

Кроме того, в соответствии с данным изобретением можно получить фиксирующее устройство и электрофотографическое устройство формирования изображения, выполненное с возможностью стабильного формирования высококачественного электрофотографического изображения.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 представлен схематический чертеж, поясняющий способ изготовления фиксирующего элемента в соответствии с данным изобретением;

на фиг.2 представлен чертеж, поясняющий процесс облучения ультрафиолетовым светом в соответствии с данным изобретением;

на фиг.3 представлен схематический чертеж, поясняющий способ измерения количества ультрафиолетового света при облучении в соответствии с данным изобретением;

на фиг.4 представлен схематический пояснительный чертеж фиксирующего элемента в соответствии с данным изобретением;

на фиг.5 представлена условная схема фиксирующего элемента в соответствии с данным изобретением;

на фиг.6 представлено схематическое сечение электрофотографического устройства формирования изображения в соответствии с данным изобретением; и

на фиг.7 представлено схематическое сечение части фиксирующего элемента в соответствии с данным изобретением.

Лучшие варианты осуществления изобретения

(1) Схематическая конфигурация крепежного элемента

Ниже будут описаны подробности данного изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи.

На фиг.4 представлен схематический чертеж, иллюстрирующий один аспект электрофотографической фиксирующей ленты в соответствии с данным изобретением. На фиг.7 представлено ее схематическое сечение.

На фиг.4 и 7 позиция 6 обозначает подложку, позиция 7 обозначает слой вулканизованного силоксанового каучука, покрывающего периферийную поверхность подложки 6, а позиция 12 обозначает трубку из фтористой смолы. Трубка 12 из фтористой смолы фиксируется на периферии поверхности слоя 7 силоксанового каучука вулканизованным слоем 11 клея на основе силоксанового каучука.

(2) Подложка

В качестве подложки 6 используются, например, металл или сплав, такой как алюминий, железо, нержавеющая сталь и никель, и термостойкая смола, такая как полиимид.

Когда фиксирующий элемент имеет форму валика, для подложки 6 используется вал-сердечник. В качестве материала вала-сердечника используется металл или сплав, такой как алюминий, железо и нержавеющая сталь.

Когда фиксирующий элемент имеет форму ленты, в качестве подложки 6 можно указать, например, ленту из термостойкой смолы, выполненную из электроформованной никелевой ленты, полиимида и аналогичного материала.

(3) Слой силоксанового каучука и способ его изготовления

Слой 7 силоксанового каучука функционирует как упругий слой, позволяющий фиксирующему элементу сохранить упругость с тем, чтобы тонер не выкрашивался во время фиксации.

Чтобы проявить такую функцию, слой 7 силоксанового каучука предпочтительно вулканизует силоксановый каучук, вулканизуемый присоединением. Это происходит потому, что упругость можно регулировать путем регулирования степени сшивания в соответствии с типом и дополнительным количеством наполнителя, описываемого ниже.

(3-1) Силоксановый каучук, вулканизуемый присоединением

В общем случае силоксановый каучук, вулканизуемый присоединением, включает в себя органополисилоксан, имеющий ненасыщенную алифатическую группу, активный водород, связанный с кремнием, и соединение платины в качестве катализатора сшивания.

Пример органополисилоксана, имеющего ненасыщенную алифатическую группу, включает в себя следующее:

- органополисилоксан с неразветвленной цепью, в которой оба конца молекулы выражаются формулой R¹ ₂R²SiO_1/2, а промежуточный блок выражается в виде R¹SiO и R¹R²SiO₂;

- полиорганосилоксан с разветвленной цепью, причем в промежуточный блок входят от R¹SiO_3/2 до SiO_4/2.

Здесь R¹ представляет собой одновалентную незамещенную или замещенную углеводородную группу, которая не включает в себя алифатическую ненасыщенную группу, связанную с атомом кремния. В частности, R¹ включает в себя следующее:

- алкильную группу (например, метил, этил, пропил, бутил, пентил, гексил и т.п.);

- арильную группу (фенильную группу);

- замещенную углеводородную группу (например, хлорметил, 3-хлорпропил, 3,3,3-трифторпропил, 3-цианопропил, 3-метоксипропил и т.п.).

В частности, поскольку синтез и манипуляции оказываются простыми, можно получить превосходную термостойкость, причем 50% или более радикала R¹ составляет метиловая группа, а конкретно предпочтительным является случай, когда весь радикал R¹ является метиловой группой.

Кроме того, R² представляет собой замещенную алифатическую группу, связанную с атомом кремния, что можно проиллюстрировать такими примерами, как винил, аллил, 3-бутенил, 4-пентенил, 5-гексинил, и поскольку синтез и манипуляции оказываются простыми, а также можно легко осуществить реакцию образования перекрестных связей (сшивания), предпочтительным является винил.

Помимо этого, органополисилоксан, имеющий активный водород, связанный с кремнием, представляет собой сшивающий агент, который образует сшитую структуру путем реакции с алкенильной группой органополисилоксанового компонента, имеющего ненасыщенную алифатическую группу, за счет каталитического действия соединения платины.

Количество атомов водорода, связанных с атомом кремния, является количеством, превышающим в среднем три штуки на одну молекулу.

В качестве органической группы, связанной с атомом кремния, можно проиллюстрировать незамещенную или замещенную одновалентную углеводородную группу, которая находится в том же диапазоне, что и радикал R¹ органополисилоксанового компонента, имеющего ненасыщенную алифатическую группу. В частности, поскольку синтез и манипуляции оказываются простыми, предпочтительной является метиловая группа.

На молекулярную массу органополисилоксана, имеющего ненасыщенную алифатическую группу, конкретных ограничений нет.

Кроме того, вязкость органополисилоксана при 25°С предпочтительно находится в диапазоне от 10 мм²/с или более до 100000 мм²/с или менее, а предпочтительнее - от 15 мм²/с или более до 1000 мм²/с или менее. Причина, по которой вязкость органополисилоксана при 25°С предпочтительно находится в вышеописанном диапазоне, заключается в том, что тогда не возникают ситуации, в которых желаемые свойства сшивания и физические свойства сформованных изделий не получаются из-за испарения во время консервации, а кроме того, синтез и манипуляции оказываются простыми, вследствие чего он (органополисилоксан) может легко диффундировать в системе.

Силоксановая основа может быть представлена в форме любой из неразветвленной цепи, разветвленной или замкнутой, а также можно использовать сочетание этих форм. В частности, ввиду простоты синтеза, форма неразветвленной цепи оказывается предпочтительной. В любом силоксановом блоке в молекуле могут присутствовать связи Si-H, но, по меньшей мере, часть их присутствует в силоксановом блоке конца молекулы, таком как блок R¹ ₂HSiO_1/2.

Что касается силоксанового каучука, вулканизуемого присоединением, то объем ненасыщенной алифатической группы предпочтительно составляет от 0,1 мол.% или более до 2,0 мол.% или менее на атом кремния, а в частности - предпочтительнее составляет от 0,2 мол.% или более до 1,0 мол.% или менее.

Кроме того, ненасыщенная алифатическая группа и активный водород смешаны в таком отношении, что отношение количества атомов активного водорода к количеству ненасыщенных алифатических групп предпочтительно находится в диапазоне от 0,3 или более до 0,8 или менее. Отношение количества атомов активного водорода к количеству ненасыщенных алифатических групп можно количественно рассчитать путем измерения с использованием анализа ядерного магнитного резонанса водорода (например,¹Н-ЯМР (название модели: FT-NMR типа AL-400, поставляется фирмой Nihon Denshi Kabushiki Kaisha)). Задавая отношение количества атомов активного водорода к количеству ненасыщенных алифатических групп в вышеописанном количественном диапазоне, можно стабилизировать жесткость слоя силоксанового каучука после отверждения.

(3-2) Наполнитель

Слой 7 силоксанового каучука может включать в себя наполнитель для улучшения теплопроводности, упрочнения и повышения термостойкости и т.п. фиксирующего элемента.

(3-2-1) Материал

В частности, для улучшения теплопроводности, в качестве наполнителя предпочтителен материал с высокой теплопроводностью. Более конкретно, можно указать неорганический материал, в частности металл, соединение металла и т.п.

Конкретный пример наполнителя, обладающего высокой теплопроводностью, включает в себя следующее:

- карбид кремния (SiC); нитрид кремния (Si₃N₄); нитрид бора (BN); нитрид алюминия (AlN); оксид алюминия (Al₂O₃); оксид цинка (ZnO₂); оксид магния (MgO); диоксид кремня (SiO₂); медь (Cu); алюминий (Al); серебро (Ag); железо (Fe); никель (Ni) и т.п.

Эти элементы можно использовать по отдельности или путем смешения двух или трех элементов. Средний размер частиц наполнителя, обладающего высокой теплопроводностью, предпочтительно находится в диапазоне между 1 мкм или более и 50 мкм или менее ввиду требований к манипулированию и диспергируемости. Кроме того, используемая форма может быть сферической, пылевидной, игольчатой, пластинчатой, нитевидной и т.п. Однако сферическая форма предпочтительна ввиду диспергируемости.

(3-2-2) Содержимое

Чтобы слой 7 силоксанового каучука соответствовал своему назначению, в его состав предпочтительно включают наполнитель в диапазоне между 40 об.% или более и 60 об.% или менее, причем объемные проценты вычисляются по отношению к объему слоя силоксанового каучука.

(3-3) Толщина слоя силоксанового каучука

С точки зрения вклада в жесткость поверхности фиксирующего элемента и эффективность теплопроводности к нефиксированному тонеру во время фиксации, предпочтительный диапазон толщины слоя силоксанового каучука предпочтительно находится в диапазоне между 100 мкм или более и 500 мкм или менее, а конкретно - предпочтительно находится в диапазоне между 200 мкм или более и 400 мкм или менее.

(3-4) Способ изготовления слоя силоксанового каучука

На фиг.1 представлен пример процесса формирования слоя 7 силоксанового каучука на подложке 6, и этот чертеж представляет собой схематическую иллюстрацию для описания метода использования так называемого способа кольцевого покрытия.

Композицию силоксанового каучука, вулканизуемого присоединением, полученную путем смешивания силоксанового каучука, вулканизуемого присоединением, и наполнителя, вводят в цилиндрический насос 2 для приложения давления, вследствие чего покрывающая жидкость наносится на периферию или подложку 6 из подающего сопла 3.

За счет того, что подложки 6 вместе с покрытием при этом движутся в направлении вправо на чертеже с постоянной скоростью, на периферийной поверхности подложки 6 можно сформировать покрывающую пленку композиции 5 силоксанового каучука, вулканизуемого присоединением.

Толщиной покрывающей пленки можно управлять посредством зазора между подающим соплом 3 для покрывающей жидкости, скорости подачи композиции 5 силоксанового каучука, скорости движения подложки 6 и т.п. Позиция 1 на фиг.1 обозначает головку для нанесения покрытия.

Слой силоксанового каучука, вулканизуемого присоединением, сформированный на подложке 6, нагревают в течение определенного времени с помощью нагревательного блока, такого как электрическая печь, тем самым способствуя реакции образования поперечных связей (сшивания), вследствие чего упомянутый слой можно превратить в вулканизованный слой 7 силоксанового каучука.

(4) Процесс облучения ультрафиолетовым светом

На фиг.2 представлена схематическая иллюстрация одного примера процесса облучения ультрафиолетовым светом вулканизованного слоя 7 силоксанового каучука фиксирующей ленты.

Цилиндр-сердечник 8 вставляют и поддерживают в состоянии, в котором на подложке 6 формируется вулканизованный слой 7 силоксанового каучука, и устанавливают приблизительно параллельно лампе 9 ультрафиолетового света в положении, отстоящем от нее приблизительно на 10 мм.

Лампу 9 ультрафиолетового света включают на определенное время в состоянии, в котором цилиндр-сердечник 8 вращается с постоянной скоростью за счет использования непоказанного блока, и облучают поверхность слоя вулканизованного силоксанового каучука ультрафиолетовым светом. Поскольку среди лучей ультрафиолетового света именно ультрафиолетовый свет короткой длины волны обладает высокой энергией, известно, что он активирует различные связующие. Здесь будет описано явление в случае, когда осуществляется облучение поверхности слоя вулканизованного силоксанового каучука.

Ультрафиолетовый свет, длина волны которого находится в окрестности 185 нм и который представляет собой свет, излучаемый ртутной ультрафиолетовой лампой постоянного давления, дает более высокую энергию, чем энергия связывания молекулы кислорода в воздухе, присутствующем в окружающей среде, вследствие чего образуется активный кислород.

О₂+ультрафиолет (185 нм)→О+О (разложение молекулы кислорода)

Активный кислород дальше реагирует с молекулой кислорода, вследствие чего в окружающей среде образуется молекула озона.

О+О→О₃ (образование молекулы озона)

Эта молекула озона поглощает ультрафиолетовый свет в окрестности 254 нм и разлагается снова на молекулу кислорода и активный кислород.

О₃+ультрафиолет (254 нм)→О₂+О (разложение молекулы озона)

В процессе повторения образования и разложения молекул озона таким образом, в среде облучения ультрафиолетовым светом образуется активный кислород.

Далее, ультрафиолетовым светом, обладающим высокой энергией, облучают поверхность слоя силоксанового каучука, вследствие чего связь Si-C, имеющаяся благодаря диметилсилоксану поверхности слоя силоксанового каучука, активируется и разъединяется.

В данном случае активный кислород реагирует с диметилсилоксаном таким образом, что связь Si-C образуется вновь. Эта реакция протекает так, что в окрестности поверхности силоксанового каучука развивается сетчатая структура. Позволяя этой сетчатой структуре развиваться в окрестности поверхности, можно снизить инфильтрацию используемого в следующем процессе клея на основе силоксанового каучука, вулканизуемого присоединением.

По вышеописанной причине, чтобы получить описываемый ниже эффект снижения инфильтрации клея на основе силоксанового каучука, вулканизуемого присоединением, в слой силоксанового каучука, предпочтительным является облучение ультрафиолетовым светом, длина волны которого составляет 185 нм.

В частности, облучение ультрафиолетовым светом предпочтительно осуществляют таким образом, что интегральное количество ультрафиолетового света, длина волны которого составляет 185 нм, оказывается в диапазоне между 300 мДж/см² или более и 1000 мДж/см² или менее.

Дозу излучения ультрафиолетового света можно измерять способом, проиллюстрированным на фиг.3. Цилиндр-сердечник 8 устанавливают так, что расстояние между поверхностью устройства 10 измерения ультрафиолетового света (например, прибора под названием C8026/H3025-18510 от фирмы Hamamatsu Photonics K.K.) и лампой 9 ультрафиолетового света оказывается таким же, как до поверхности слоя силоксанового каучука, и измеряют количество ультрафиолетового света в течение определенного времени облучения. В результате можно вычислить интегральное количество света на единицу площади в положении поверхности слоя силоксанового каучука.

(4-1) О сетчатой структуре поверхности слоя силоксанового каучука

Кроме того, информацию о степени развития сетчатой структуры на поверхности слоя силоксанового каучука можно получить следующим способом.

Когда силоксановый каучук облучают ультрафиолетовым светом с помощью инфракрасного спектрофотометра (FT-IR) и измеряют поглощение инфракрасного света, эквивалентное энергии колебаний между атомами, поглощение из-за связей Si-C распознается в окрестности 1260 см^-1, а поглощение из-за связей Si-O распознается в окрестности 1020 см^-1.

На участке глубиной 5 мкм от внешней поверхности слоя силоксанового каучука берут пробу с помощью блока параллельного удаления, например, способом отбора при низких температурах и в состоянии, в котором полученный образец крошится алмазным элементом, осуществляют с помощью инфракрасного спектрофотометра измерение способом микроскопического проникновения. Например, с помощью инфракрасного спектрофотометра (название модели: FT-IR типа JIR-5500, поставляется фирмой Nippon Denshi Kabushiki Kaisha) и т.п. осуществляют измерение, задавая количество присоединений равным 100 при разрешении 4 см^-1. Отношение (1020 см^-1/1260 см^-1) интенсивностей поглощения инфракрасного света при 1020 см^-1 и 1260 см^-1, получаемое в этот момент, определяют как α(5). Далее, участок глубиной 20 мкм от внешней поверхности слоя силоксанового каучука также подвергают измерению с помощью инфракрасного спектрофотометра тем же самым способом и определяют отношение α(20) интенсивностей поглощения инфракрасного света.

При этом облучение ультрафиолетовым светом осуществляют так, что зависимость между α(5) и α(20) удовлетворяет следующей формуле:

1,03≤α(5)/α(20)≤1,30.

Хотя слой силоксанового каучука, в котором отношение α(5)/α(20) находится в вышеописанном количественном диапазоне, имеет сшитую структуру поверхности, плотно развивающуюся до степени достаточного подавления инфильтрации клея на основе силоксанового каучука, вулканизуемого присоединением в вулканизованный слой каучука, оказывается возможным подавление избыточного роста жесткости слоя силоксанового каучука.

Значение α(20) изменяется в соответствии с отношением связей Si-C и связей Si-O в основном полимере слоя силоксанового каучука, и значение α(20) становится большим, когда степень ветвления этого полимера становится большой за счет связей Si-O, а средняя величина молекулы становится малой. И наоборот, когда степень ветвления становится малой, а средняя величина молекулы становится большой, значение α(20) становится малым.

С учетом самосохраняемости формы, присущей форме слоя силоксанового каучука, и упругости фиксирующего элемента значение α(20) предпочтительно находится в диапазоне между 0,8 или более и 1,2 или менее.

Вследствие этого при отверждении композиции силоксанового каучука, осуществляемом перед облучением ультрафиолетовым светом, предпочтительно используют композицию, в которой α(20) слоя силоксанового каучука, получаемого путем отверждения, оказывается в пределах вышеописанного диапазона значений.

(4-2) О степени присутствия ненасыщенной алифатической группы

Как описано выше, за счет обработки поверхности слоя вулканизованного силоксанового каучука предотвращается инфильтрация компонента клея на основе силоксанового каучука, вулканизуемого присоединением, наносимого на поверхность слоя вулканизованного силоксанового каучука, в этот слой вулканизованного силоксанового каучука. В результате ненасыщенная алифатическая группа в слое вулканизованного силоксанового каучука не реагирует с компонентом клея на основе силоксанового каучука, вулканизуемого присоединением, и присутствует в слое вулканизованного силоксанового каучука. В настоящее время нет метода, который обеспечивает точное количественное определение объема ненасыщенной алифатической группы в слое вулканизованного силоксанового каучука после приклеивания с помощью клея на основе силоксанового каучука, вулканизуемого присоединением, и использования этого слоя. Вместе с тем нижеследующий способ обеспечивает косвенное количественное определение объема ненасыщенной алифатической группы.

Сначала из фиксирующего элемента - из слоя вулканизованного силоксанового каучука - вырезают множество тонких образцов вулканизованного каучука, имеющих заданный размер (например, 20 мм×20 мм), и ламинируют их, достигая толщины 2 мм. На этом ламинированном элементе измеряют микротвердость типа С с помощью микротвердомера (название прибора: микротвердомер MD-1 с головкой типа C, поставляется фирмой KOBUNSHI KEIKI CO., LTD.). Значение, измеряемое при этом, принимают за H_µO.

Затем тонкие образцы вулканизованного каучука, образующие ламинированный элемент, все вместе погружают в метилсилоксановое масло (название продукта: DOW CORNING TORAY SH1107 FLUID, поставляется фирмой Toray Dow Corning Co., Ltd.). Метилсилоксановое масло поддерживают при температуре 30°С и оставляют в этом состоянии в течение 24 часов. В результате обеспечивается инфильтрация метилсилоксанового масла внутрь каждого образца. Потом все тонкие образцы извлекают из метилсилоксанового масла и надлежащим образом удаляют масло, остающееся на поверхности, а образцы нагревают в печи, настроенной на температуру 200°С, в течение четырех часов, после чего охлаждают до комнатной температуры. В результате реакция присоединения с ненасыщенной алифатической группой и метилсилоксановым маслом завершается на всех тонких образцах. Затем ламинируют все тонкие образцы и измеряют микротвердость полученного ламинированного элемента с помощью вышеописанного устройства. Микротвердость при этом принимают за H_µ1 и вычисляют отношение жесткости (равное H_µ1/H_µ0).

Когда объем ненасыщенной алифатической группы в слое силоксанового каучука велик, посредством метилсилоксанового масла, инфильтруемого в испытуемый образец, в этом испытуемом образце образуется новая точка сшивания. Поэтому испытуемый образец после термообработки демонстрирует резкий рост жесткости. То есть коэффициент роста жесткости показывает относительно высокую величину.

С другой стороны, когда объем ненасыщенной алифатической гр